- 化学计量在实验中的应用
- 共20262题
硫酸镍铵[(NH4)xNiy(SO4)m·nH2O]可用于电镀、印刷等领域。某同学为测定硫酸镍铵的组成,进行如下实验:①准确称取2. 3350 g 样品,配制成100. 00 mL 溶液A;②准确量取25. 00 mL 溶液A,用0. 04000 mol·L-1 的EDTA(Na2H2Y)标准溶液滴定其中的Ni2+(离子方程式为Ni2++H2Y2-=NiY2-+2H+ ),消耗EDTA 标准溶液31. 25 mL;③另取25. 00 mL溶液A,加足量的NaOH 溶液并充分加热,生成NH3 56. 00 mL(标准状况)。
(1)若滴定管在使用前未用EDTA 标准溶液润洗,测得的Ni2+含量将 (填“偏高”、或“偏低”或“不变”)。
(2)氨气常用 检验,现象是 。
(3)通过计算确定银硫酸镍铵的化学式(写出计算过程)。
正确答案
(1)偏高 (2)湿润的红色石蕊试纸 试纸颜色由红变蓝
(3)n(Ni2+)=" 0." 04000 mol·L-1×31. 25 mL×10-3L·mL-1 ="1." 250×10-3 mol
n(NH4 +)= ="2." 500×10-3 mol
n(SO42-)= =
="2." 500×10-3mol
m(Ni2+)=" 59" g·mol-1×1. 250×10-3 mol="0." 07375 g
m(NH4+)=" 18" g·mol-1×2. 500×10-3 mol="0." 04500 g
m(SO42-)=" 96" g·mol-1×2. 500×10-3 mol="0." 2400 g
n(H2O)=="1." 250×10-2 mol
x :y :m:n= n(NH4+):n(Ni2+):n(SO42-):n(H2O)=" 2:1:2:10"
硫酸镍铵的化学式为(NH4)2Ni(SO4)2·10H2O
本题为一道定量分析的计算题,首先要弄清楚计算什么,怎么计算。
(1)Ni2+含量的测定是通过EDTA滴定法来测定的。要找到误差分析的依据,该滴定法类似于酸碱滴定方法。若滴定前,滴定管未用EDTA标准液润洗,则EDTA标准液的浓度就会偏低,则滴定消耗的EDTA标准液的体积就会偏高,测得的Ni2+含量就会偏高。
(2)氨气的检验有两种常用的方法:①浓盐酸,具体是用玻璃棒蘸取浓盐酸,靠近待测气体,若产生白烟,则为氨气。②试纸法。有两种常用的试纸,一种是湿润的酚酞试纸,湿润的酚酞试纸变红;另一种是湿润的紫色(或红色)石蕊试纸,试纸变蓝。
(3)实验①用EDTA滴定Ni2+由此可以计算出原100mL溶液,即2.3350g样品含Ni2+ 为
n(Ni2+)=0.04000×31.25×10-3×4=0.005mol
实验②发生的反应为:NH4++OH-=NH3 ↑+H2O可得出原2.3350g样品含NH4+为
N(NH4+)=n(NH3)==0.01mol
又根据电荷守恒:n(Ni2+)×2 + n(NH4+)×1= n(SO42-)×2
即原2.3350g样品含SO42-为n(SO42-)=0.01mol
综上可以得出上述三种离子的质量,m(Ni2+)=0.005×59=0.295g
M(NH4+)=0.01×18=0.18g m(SO42-)=0.01×98=0.98g
则H2O的质量m(H2O)=2.3350-0.295-0.18-0.98=0.9g n(H2O)=0.05mol
x:y:m:n=n(NH4+):n(Ni2+):n(SO42-):n(H2O)="0.01" :0.005 :0.01 :0.05="2" :1 :2:10
硫酸镍铵的化学式为(NH4)2Ni(SO4)2·10H2O
【考点定位】本题考查定量分析实验中常见滴定法的理解应用能力、知识的迁移能力和基本的计算能力。难度中档偏上。
(4分)用质量分数为98%、密度为1.84g·cm-3的浓硫酸配制100mL 1.84mol·L-1的稀硫酸,若实验仪器有:
E.10mL量筒,F.胶头滴管;G.50mL烧杯;H.100mL容量瓶
实验时应选用仪器的先后顺序是(填入编号):_______________________________。
正确答案
EFGCHF (4分)
试题分析:需要浓硫酸的体积是,所以需要10ml量筒,量取时还需要胶头滴管。浓硫酸的稀释需要烧杯玻璃棒,转移到100ml容量瓶中,而定容时还需要胶头滴管,所以实验时应选用仪器的先后顺序是EFGCHF。
点评:化学实验常用仪器的使用方法和化学实验基本操作是进行化学实验的基础,对化学实验的考查离不开化学实验的基本操作,所以要求学生必须熟练掌握。
某同学按下列步骤配制500mL 0.2mol·L-1 Na2SO4溶液,填空并回答有关问题。
(1)上述实验步骤中缺一会严重影响溶液浓度的重要步骤,请简述此操作步骤:
若不完善此步骤,所得溶液浓度 (填偏高、偏低、无影响)
(2)配制Na2SO4溶液时,下列操作情况会使结果偏高的是 。
A.移液前,容量瓶中有少量蒸馏水
B.溶解搅拌时有液体飞溅
C.定容时俯视容量瓶瓶颈刻度线
D.定容后,倒置容量瓶摇匀后,液面低于刻度线,再加水定容
正确答案
14.2, 转移过程中用玻棒进行引流, 改用胶头滴管加水至凹液面与刻度线相切
(1)用蒸馏水洗涤用过的烧杯和玻璃棒二至三次,并将洗涤液转移至容量瓶中; 偏低。
(2)C
试题分析:500mL 0.2mol·L-1 Na2SO4溶液中溶质的物质的量是0.1mol,质量是142g/mol×0.1mol=14.2g。转移液体时,为了防止溶液溅出应该用玻璃棒引流。定容时应该用胶头滴管。即改用胶头滴管加水至凹液面与刻度线相切。
(1)由于转移后烧杯中还有残留的溶质的,所以根据步骤可知,缺少洗涤,正确的操作应该是用蒸馏水洗涤用过的烧杯和玻璃棒二至三次,并将洗涤液转移至容量瓶中。如果没有洗涤,则溶质的质量减少,浓度偏低。
(2)根据c=n/V可知,如果移液前,容量瓶中有少量蒸馏水,则不会影响n和V,所以浓度不变;溶解搅拌时有液体飞溅,则溶质的质量减少,浓度偏低;定容时俯视容量瓶瓶颈刻度线,则V偏低,则浓度偏高;定容后,倒置容量瓶摇匀后,液面低于刻度线,再加水定容,则溶液体积偏大,浓度偏低,答案选C。
点评:配制一定物质的量浓度溶液的实验是中学化学中一个重要的定量实验,实验过程中引起溶液浓度存在误差的因素有很多。从大的方面讲,一是由实验过程中的不规范操作引起的;二是由仪器或药品等系统原因引起的。由于引起误差的原因复杂,所以误差分析就成为高考化学实验中的一个难点。在高考命题时,有关误差分析的内容既可以以选择题的形式进行考查,也可以以填空题的形式进行考查,既可以考查判断误差导致的结果,也可以考查引起误差的可能原因。
已知NaCl(s)+H2SO4(浓)NaHSO4 + HCl↑,现有117g NaCl晶体和足量的浓硫酸完全反应。求:
(1)产生的HCl在标况时的体积为多少?
(2)将所得HCl气体溶于水中,配成500mL盐酸溶液,则盐酸的物质的量浓度为多少?
正确答案
(1)44.8L (2)4 mol/L
试题分析:(1)设生成HCl的物质的量为x
NaCl(s)+ H2SO4(浓)NaHSO4 + HCl↑
58.5g 1mol
117g x
解得x="2" mol
所以 V(HCl)=22.4L·mol-1×2mol = 44.8L
(2)C(HCl)=" n/V" =" 2mol" ÷ 0.5 L =" 4" mol/L
答:产生的HCl在标况时的体积为44.8 L,盐酸的物质的量浓度为4 mol/L.
胆矾晶体是硫酸铜的结晶水合物,其化学式为CuSO4•5H2O。在加热情况下,按温度不同,胆矾晶体会历经一系列的变化,得到不同组成的固体。
(1)称取0.1000 g含有杂质的胆矾试样于锥形瓶中,加入0.1000 mol/L氢氧化钠溶液28.00 mL,反应完全后,过量的氢氧化钠用0.1000 mol/L硫酸滴定到终点,消耗硫酸10.08 mL,则试样中胆矾的质量分数为___________。
(已知:CuSO4 + 2NaOH → Cu(OH)2 + Na2SO4;试样中的杂质不与酸、碱反应)
(2)将1.250 g纯净的胆矾晶体置于坩埚中加热一段时间,测得剩余固体质量为0.960 g。剩余固体中结晶水的质量分数为__________(保留三位小数)。
(3)将无水硫酸铜加热至650℃以上,可得到黑色的氧化铜与三氧化硫、二氧化硫和氧气的混合气体。现将9.600 g无水硫酸铜充分加热分解为氧化铜,将生成的气体通过足量的吸收剂(碱石灰),吸收剂增重4.416 g。计算最终吸收剂中硫酸盐与亚硫酸盐的物质的量之比。
(4)无水硫酸铜受热分解成氧化铜之前,有一种黄色中间产物X出现,其化学式可以表示为CuaOb(SO4)c(a、b、c为整数)。将X放入水中,有不溶的蓝色沉淀Y生成(化学式为CuSO4·nCu(OH)2),同时还有2/3的硫酸根溶于水。若对Y进行加热脱水,将失去11.9%的质量。已知X和Y均可溶于稀硫酸。通过计算确定X和Y的化学式。
正确答案
(1)0.98(3分);
(2)0.167(3分);
(3)3:2(4分);
(4)X:Cu2OSO4(2分);Y:CuSO4·3Cu(OH)2(2分)
解题过程:
先计算Y的化学式:;解得x=3
故为CuSO4·3Cu(OH)2
由2/3硫酸根溶于水,且Y可溶于稀硫酸可知溶解的成分为CuSO4,且物质的量为沉淀的2倍。由此可知黄色中间产物含有Cu2+、SO42-的个数比为2:1,根据电荷守恒可知其化学式为Cu2OSO4。
试题分析:(1)n(NaOH)="0.1000" mol/L*0.028mL=2.8*10-3mol,n(H2SO4 )="0.1000" mol/L*0.0108 L=1.08*10-3mol,和胆矾反应的氢氧化钠物质的量为:2.8*10-3mol-2.16*10-3mol=6.4*10-4mol胆矾的物质的量为3.2*10-4mol,质量为3.2*10-4*250g,则其质量分数为3.2*10-4*250g/0.1g=0.8。
(2)1.250 g 纯净的胆矾晶体中硫酸铜的质量为1.25*160/250=0.8g,剩余固体质量为0.960 g中水的质量为0.16g,剩余固体中结晶水的质量分数为0.16/0.96=0.167。
(3)9.600 g无水硫酸铜的物质的量为0.06mol,吸收剂增重4.416 g,这是生成的二氧化硫和三氧化硫的质量之和。设二氧化硫和三氧化硫的物质的量分别为x,y,则有x+y=0.06, 64x+80y=4.416。解得y=0.036,x=0.024,两者物质的量之比为3:2。
(4)先计算Y的化学式:;解得x=3 故为CuSO4·3Cu(OH)2。由2/3硫酸根溶于水,且Y可溶于稀硫酸可知溶解的成分为CuSO4,且物质的量为沉淀的2倍。由此可知黄色中间产物含有Cu2+、SO42-的个数比为2:1,根据电荷守恒可知其化学式为Cu2OSO4。
用氢气还原某二价金属氧化物,使金属元素成为单质,每4.0g该金属氧化物参与反应,有0.05mol的氢气参与反应,则该金属的相对原子质量是多少?
正确答案
64
试题分析:0.05mol的氢气参与反应
则反应中转移0.05mol×2=0.10mol电子
所以根据电子的得失守恒可知
4.0g金属失去0.10mol电子
则金属的物质的量是0.10mol÷2=0.05mol
所以该金属氧化物的相对分子质量是4.0÷0.05=80
所以根据金属的化学式MO可知
金属的相对分子质量是80-16=64
点评:该题是基础性试题的考查,侧重对学生基础知识的巩固和训练。该题的关键是明确反应的原理,然后利用电子的得失守恒进行计算即可,有利于培养学生的逻辑推理能力和发散思维能力。
取100mL Na2CO3和Na2SO4的混合溶液,加入适量Ba(OH)2溶液100 mL后,恰好完全反应,过滤、干燥后得到14.51g白色沉淀,再用足量的稀硝酸处理沉淀后,沉淀最后减少到4.66g,并有气体放出。计算:
(1)原混合液中Na2SO4的物质的量浓度?
(2)产生的气体在标准状况下的体积?
正确答案
(1)0.2mol/L (2)1.12L
试题分析:往Na2CO3和Na2SO4的混合溶液,加入Ba(OH)2溶液,产生BaCO3和BaSO4白色沉淀,加硝酸处理,BaCO3溶解,剩下的沉淀为BaSO4。故m(BaSO4)=4.66g,n(BaSO4)=0.02mol,m(BaCO3)=14.51g-4.66g=9.85g,n(BaCO3)=0.05mol;故c(Na2SO4)= 0.02mol÷0.1L=0.2mol/L;2H++ CO32-=H2O+CO2,n(CO32-):n(CO2)=1:1,则V(CO2)=0.05mol×22.4L/mol=1.12L。
点评:化学计量是学习化学的基础,考生应熟练掌握公式,灵活应用。注意解题格式及单位。
(1)在标准状况下,CO和CO2混合气体的质量为36 g,体积为22.4 L,则CO所占的体积为 L,质量为 g,混合气体中CO2的分子数为 。
(2)3.01×1023个OH-的物质的量为 mol,质量为 g,这些OH-的物质的量与标准状况下体积为 L的NH3的物质的量相等,与 g Na+含有的离子数相同。
(3)标准状况下,33.6 L的NH3所具有的物质的量为_________mol,将其溶解于水配成1 L的溶液,则溶液的物质的量浓度为__________mol/L。
正确答案
(1)11.2 14 3.01×1023
(2) 0.5 8.5 11.2 11.5
(3)1.5 1.5
试题分析:(1)设CO的物质的量为Xmol,CO2的物质的量为Ymol,则28X+44Y=36,X+Y=1,解得X=Y=0.5;(2)m(OH-)=0.5mol×17g/mol=8.5g;o.5mol的NH3在标准状况下体积为11.2L;o.5mol的Na+的质量为11.5g;(3)n(NH3)=V/Vm=33.6L÷22.4L/mol=1.5mol;c=n/V=1.5mol÷1L=1.5mol/L。
点评:化学计量是学习化学的基础,考生应熟练掌握公式,灵活应用。
(5分)将19.2g铜加入到足量的稀硝酸溶液中,反应完全,反应后溶液的体积为500mL。计算:
⑴产生的气体在标准状况下的体积;
⑵反应后溶液中Cu2+的物质的量浓度。
正确答案
(1)4.48L (2)0.6mol/L
试题分析: 3Cu+8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O
3×64g 3mol 2×22.4L
19.2g n[Cu(NO3)2] V(NO)
点评:本题非常简单基础,只要根据方程式计算即可。
(10分)
某实验需要100 mL、0.1 mol/L的Na2CO3溶液,现通过如下操作配制:
①把称量好的固体Na2CO3放入小烧杯中,加适量蒸馏水溶解。为加快溶解可以使用 (填仪器名称)搅拌
②把①所得溶液冷却到室温后,小心转入 (填仪器名称)
③继续加蒸馏水至液面至刻度线1~2cm处,改用 (填仪器名称)小心滴加蒸馏水至溶液凹液面最低点与刻度线相切
④用少量蒸馏水洗涤玻璃棒和烧杯2~3次,每次洗涤的溶液都小心转入容量瓶,并轻轻摇匀
⑤将容量瓶塞紧,充分摇匀。
(1)操作步骤正确的顺序是 (填序号)。
(2)若所配溶液的密度为1.06 g/mL,则该溶液的质量分数为 。
(3)若取出20 mL配好Na2CO3的溶液,加蒸馏水稀释成c(Na+) ="0.01" mol/L的溶液,则稀释后溶液的体积为 mL
(4)在配制100 mL、0.1 mol/L的Na2CO3溶液时,下列操作中的 会导致结果偏低(请用
序号填写)
a.将烧杯中的溶液转移到容量瓶时不慎洒到容量瓶外
b.定容时俯视刻度线
c.定容时仰视刻度线
d.干净的容量瓶未经干燥就用于配制溶液
正确答案
玻璃棒;100毫升容量瓶;胶头滴管;①②④③⑤;1%;400;ac
试题分析:加快溶解的正确操作是用玻璃棒搅拌;配制100ml溶液时就需要用100ml容量瓶;定容时需要用胶头滴管。
(1)根据配制的原理及实验要求可知,正确的操作顺序是①②④③⑤。
(2)根据可知,该溶液的质量分数为
。
(3)稀释前钠离子的浓度是0.2mol/L,而稀释后钠离子的浓度是0.01mol/L,所以稀释后溶液的体积是。
(4)根据c=n/V可知,将烧杯中的溶液转移到容量瓶时不慎洒到容量瓶外,则溶质减少,浓度偏小;定容时俯视刻度线,则溶液的体积减小,所以浓度偏高;反之定容时仰视刻度线,浓度偏低;干净的容量瓶未经干燥就用于配制溶液,不会影响实验结果,答案选ac。
点评:配制一定物质的量浓度溶液的实验是中学化学中一个重要的定量实验,实验过程中引起溶液浓度存在误差的因素有很多。从大的方面讲,一是由实验过程中的不规范操作引起的;二是由仪器或药品等系统原因引起的。由于引起误差的原因复杂,所以误差分析就成为高考化学实验中的一个难点。
在高考命题时,有关误差分析的内容既可以以选择题的形式进行考查,也可以以填空题的形式进行考查,既可以考查判断误差导致的结果,也可以考查引起误差的可能原因。
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